(57)【要約】【課題】  高解像で明るさムラがなく、伝送光のクロストークを軽減させ得るようにしたイメージファイバー及びその製造方法、更に、大外径でフレキシブル性に富むイメージファイバー及びその製造方法を提供する。【解決手段】  複数コアがクラッドを共有している複数のコンジット型イメージファイバーユニットが並列的に配列されると共に、該配列によるコンジット型イメージファイバーユニットがその入射端及び射出端で夫々一体的に形成され、且つ、中間部で夫々に分離して構成されている。【選択図】  図1
2005222087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数コアがクラッドを共有している複数のコンジット型イメージファイバーユニットが並列的に配列されると共に、該配列によるコンジット型イメージファイバーユニットがその入射端及び射出端で夫々一体的に形成され、且つ、中間部で夫々に分離して構成されていることを特徴とするイメージファイバー。
【請求項２】
複数種類のコアを有し該コアに共有されるクラッドからなるイメージファイバーにおいて、少なくとも５０％以上のコアが同一種類のコアと隣接しないように配列され、前記複数種類のコアは形状の異なる少なくとも３種類のコアであり、前記クラッド部の厚さｄが以下の条件式を満足することを特徴とするイメージファイバー。
０．８μｍ＜ｄ＜１．８μｍ
【請求項３】
前記コンジット型イメージファイバーユニットは複数種類のコアを有し、前記コアと共有されるクラッドからなるイメージファイバーユニットであることを特徴とする請求項１に記載のイメージファイバー。
【請求項４】
前記複数種類のコアを有するコンジット型イメージファイバーユニットにおいて、同一種類のコアを隣接しないように配列して構成したことを特徴とする請求項１に記載のイメージファイバー。
【請求項５】
前記コンジット型イメージファイバーユニットの外径の大きさが５００μｍ以下であるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のイメージファイバー。
【請求項６】
前記コアの配列はほぼ規則的であることを特徴とする請求項２に記載のイメージファイバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、医療用の内視鏡等に適用される高画質で細径のイメージファイバー、及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のイメージファイバーを用いた医療用の内視鏡としては、従来から、例えば、図１２に見られるような構成のものがよく知られている。即ち、図１２に示す内視鏡装置２１の構成において、図示しない照明光学系によって照明された被観察対象物体Ｔは、対物レンズ群２２を介して複数本の光ファイバーを束ねて構成したイメージファイバー２３の入射端面２３ａに結像されると共に、この結像された観察像（Ｔ）が、イメージファイバー２３を経て伝送され、且つ、出射端面２３ｂから出射されて、接眼レンズ２４を介して観察される。
【０００３】
又、このようなイメージファイバーとしては、イメージファイバーを構成する１本１本の各光ファイバーが、入射端，出射端で一体化され、且つ、中間部で分離された構成のフレキシブル型イメージファイバーや、各コアがクラッドを共有して一体的に構成されているコンジット型イメージファイバーが公知である。図１３は、このコンジット型イメージファイバーの断面構造を模式的に示しており、コンジット型イメージファイバー２５は、共通のクラッド２６の内部に相互に離間して配置された複数の各コア２７を備えて構成される。
【０００４】
更に、この種のイメージファイバーを用いた内視鏡装置２１においては、近年に至って益々その外形の細径化が進み、最近では、例えば、血管等の内部をも観察し得るように、直径１ｍｍ以下にまで細径化された内視鏡の研究開発がなされており、これに伴い、内視鏡装置２１に適用されるイメージファイバー２３についても、非常に細くなってきている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記内視鏡装置２１のイメージファイバー２３を構成する個々の各光ファイバーは、その外径が数百μｍ程度と極めて細く、且つ、コア径が数μｍ，画素数が２〜３千本程度であり、観察像Ｔに関して、必ずしも満足な画質が得られる訳ではない。
【０００６】
以下説明するイメージファイバーにおいて、イメージファイバーのコア半径ａ，クラッド厚ｄ及びコア間隔Ｐは、図１４に示す定義に基づくものである。
【０００７】
図１２及び図１３に示した各イメージファイバーのうちで、前記フレキシブル型イメージファイバーにおいては、例えこれを大外径化しても、そのフレキシブル性が保持されるが、個々の各光ファイバーを細径化すると折れ易くなり、又、クラッドが薄くなるために、長波長側の光がクラッドから滲み出して青く着色されることになって好ましくなく、この結果、各光ファイバーの相互間隔を１０μｍ程度までしか小さくできないという不都合がある。
【０００８】
一方、後者のコンジット型イメージファイバーはこのような極細径の内視鏡装置に用いられることが多い。そして、このコンジット型イメージファイバーについては、各コアがクラッドを共有しているために、各光ファイバーの相互間隔を小さくすることは可能ではあるが、この場合にも、外径がおよそ５００μｍを越えると著しくフレキシブル性が損なわれることになって、フレキシブル性を保持したままでは、その大径化ができないという問題があった。
【０００９】
そして、前記構成によるコンジット型イメージファイバー２５では、共通のクラッド２６が光軸方向に連続しているために、各コア２７の相互間隔を前記フレキシブル型イメージファイバーよりは小さくすることができるが、各コア２７内を伝送される光の一部が、クラッド２６とコア２７との境界面から、クラッド２６中に漏れ出ると共に、この漏れ出た光成分が他のコア２７内に混入する現象、所謂、伝送光のクロストークが発生し易くなることが知られており、このクロストーク現象は、特に、クラッド２６の厚さが波長の数倍程度まで薄くなるような、例えば、各コア２７の相互間隔を１０μｍ以下程度にまで細径化した場合に著しく、画質を劣化させる大きな原因となる。
【００１０】
又、最近では、これらの極細径イメージファイバー２３についても高画素化と共に明るい画像、即ちコア２７の占有率（画素密度）の高いイメージファイバーが望まれている。このため、各コア２７の径を細くすると共に、各コア２７の相互間のクラッド２６を薄くしてコア占有率を高める必要がある。
【００１１】
しかし一方で、前記各コア２７の相互間でのクラッド２６の厚さが光の波長の数倍以下になると、光ファイバー相互間のモード結合によってクロストークが発生し易くなり、伝送画像の画質を著しく低下させる結果となる。そして、前記クロストークによる画質の低下を防止するためには、クラッド２６の厚さを大きくしなければならないが、そうすると今度は、光ファイバー束の断面における単位面積当たりのコア２７の占有率が小さくなってしまい、この結果、明るい画像が得られなくなり、併せて、高画素化もまた達成できなくなるという欠点が残るものであった。
【００１２】
このようにクロストークを減少させるためには、クラッド２６を厚くする必要があり、又、一方では、コア占有率を高めるためには、クラッド２６を薄くしなければならないという相反する課題があった。
【００１３】
ところで、一般的に、この種のイメージファイバーにおいて、コア内を伝搬する光の伝搬定数（β）が異なる光ファイバーで構成される場合には、コア内を伝搬する光の伝搬定数（β）が等しい光ファイバーで構成される場合よりも、クロストークが小さくなることが知られているが、このイメージファイバーにおけるコア内を伝搬する光の伝搬定数（β）を異ならせるためには、正規化周波数（Ｖ）の値が異なるようにすればよい。
【００１４】
ここで、前記Ｖ値は、次式(1) に示すように、コアの半径（ａ）に依存していることが分かる。
2005222087.tif 000003
但し、ｋ＝２π／λ（λはファイバ内を伝搬する光の波長）
ｎ1,ｎ2 は夫々コアとクラッドの屈折率である。
【００１５】
又、次式(2) は、一般にファイバーの開口数（ＮＡ）と呼ばれるパラメータである。
2005222087.tif 000004
【００１６】
そして、これらの点に着目したイメージファイバーにおけるクロストーク対策の一つとして、例えば、特公平３−８１１２６号及び特公平３−７７９６２号の各公報等に開示されているような、異なる大きさのコア径を有する複数の光ファイバー素線を相互に束ねてイメージファイバーを構成するようにした，所謂、ランダムイメージファイバーが知られている。
【００１７】
しかし、従来のランダムイメージファイバーの場合には、使用する光ファイバー素線の種類が少なく、且つ、これをランダムに束ねるために、同一コア径の素線相互が隣接してしまう場合が多く、この同一コア径の素線相互間におけるクロストークによって画質の劣化が生ずるという好ましくない問題点があった。
【００１８】
又、これらのイメージファイバーにおいては、夫々の各コアもランダムに配列されていることから、伝送画像の解像力が部分部分によって不均一であったり、直線のエッジが曲がって見えることがある等、伝送画像が見にくくなるものであった。
更に、夫々の各コア径がランダムで、且つ、その配列が六方稠密になっているイメージファイバーが、特開平４−２１４０４２号公報に開示されているが、このイメージファイバーにおいても、コア／クラッド比（光ファイバー素線の外径とコア径との比）の異なる光ファイバーをランダムに配列しているために、例えば、均一的な明るさの被観察物体を観察すると、その観察画像自体に明るさムラが生じるという問題がある。
【００１９】
そこで、本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、高解像で明るさムラがなく、伝送光のクロストークを軽減させ得るようにしたイメージファイバー及びその製造方法、更に、大外径でフレキシブル性に富むイメージファイバー及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明に係るイメージファイバーは、複数コアがクラッドを共有している複数のコンジット型イメージファイバーユニットが並列的に配列されると共に、該配列によるコンジット型イメージファイバーユニットがその入射端及び射出端で夫々一体的に形成され、且つ、中間部で夫々に分離して構成されていることを特徴とする。
【００２１】
又、本発明によるイメージファイバーは、複数種類のコアを有し該コアに共有されるクラッドからなるイメージファイバーにおいて、少なくとも５０％以上のコアが同一種類のコアと隣接しないように配列され、前記複数種類のコアは形状の異なる少なくとも３種類のコアであり、前記クラッド部の厚さｄが以下の条件式を満足することを特徴とする。
０．８μｍ＜ｄ＜１．８μｍ
【００２２】
又、本発明によるイメージファイバーは、好ましくは、前記コンジット型イメージファイバーユニットは複数種類のコアを有し、前記コアと共有されるクラッドからなるイメージファイバーであることを特徴とする。
【００２３】
又、本発明によるイメージファイバーは、好ましくは、前記複数種類のコアを有するコンジット型イメージファイバーユニットにおいて、同一種類のコアを隣接しないように配列して構成したことを特徴とする。
【００２４】
又、本発明によるイメージファイバーは、好ましくは、前記コンジット型イメージファイバーユニットの外径の大きさが５００μｍ以下であるようにしたことを特徴とする。
【００２５】
又、本発明によるイメージファイバーは、好ましくは、前記コアの配列はほぼ規則的であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、複数種類の各光ファイバー素線からなり、同一外径の各コアを相互に隣接しないように配列して構成したので、クロストークを抑制して画質の劣化を防止でき、合わせて明るさムラのない細径且つ高解像度によるイメージファイバーを提供でき、又比較的大外径でフレキシブル性に富み同様に高解像度のイメージファイバーも得られるという優れた特長がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施形態の説明に先立ち、本発明の作用効果について説明する。
【００２８】
ここで、図１５は、従来のランダムイメージファイバーの一例による端面構成を示す図であり、又、図１６は、同構成における主要部の詳細を拡大して示す端面説明図である。
【００２９】
即ち、図１５に示すランダムイメージファイバーは、夫々に異なった３種類のコア径による各コアの周りを個々夫々にクラッドによって被覆した多数の光ファイバー素線を束ねると共に、これを加熱圧着し、且つ、線引き加工して延伸させることにより、所望の外径太さに形成したもので、各クラッド同士が相互に融着されて一体化され、ここでは、所謂，コンジット型イメージファイバーの構成になっている。
【００３０】
つまり、この場合には、図１６に示されているように、まず、同一の小径からなる第１の各コア２７ａ1,及び２７ａ2 が夫々に同一の領域Ａ内で相互に隣接して配置され、又、同一の大径からなる第２のコア２７ｂが同一の領域Ｂ内で相互に隣接して配置され、更に、中間径からなる第３のコア２７ｃが領域Ｃ内で相互に隣接せずに独立して配置されており、これらの各領域Ａ，Ｂ，Ｃのそれ自体が相互に隣接位置されている。
従って、このように構成されるランダムイメージファイバー内には、結果的にみるとき、コアの太さの異なる３種類の光ファイバー素線が含まれていることになる。
【００３１】
ここで、前記図１５及び図１６に示すランダムイメージファイバーの構成において、同一の領域Ａ内での隣接する第１の各コア２７ａ1,及び２７ａ2 の夫々に対して、個別に光を入射したときの光出力状態を図１７及び図１８に夫々に示す。
これらの各場合には、図１７及び図１８に示されているように、同一の領域Ａ内に属する全ての各コア，ここでは、同一径による全ての各コアから光が射出されていること，換言すると、クロストークによって同一径をもった近隣の各コアへ光が漏れ出していることが分かる。又、これに対して、領域Ａ以外の各領域Ｂ，Ｃに属する夫々の各コアからは殆んど光が射出されておらず、この結果、異なったコア径のファイバー相互間では、クロストークが全くないか、或は、例えあったとしても認識不能な程度の低レベルのものであることが明らかである。
【００３２】
又、同一の領域Ｂ内の第３のコア２７ｂに対して光を入射したときの光出力状態を図１９に示す。
ここでも、図１７及び図１８に示された状態と全く同様に、近接する同一径の各コアのみから光が射出されており、この同一径の各コア間でのクロストークが大きいことが分かる。
【００３３】
一方、隣接する各コアの径や形状が異なると、その各コア内を伝搬する光の伝搬定数（β）もまた異なるために、クロストークの発生が極めて少なくなる。
このように隣接する各コア径が異なるコアに光を入射したときの光出力状態、ここでは、領域Ｃ内の第４のコア２７ｃに対して光を入射したときの光出力状態を図２０に示しているが、この場合には、該当するコアのみから光が射出されており、図１７，図１８及び図１９に示された状態と比較すると、クロストークの発生が極めて少ないことが分かる。
【００３４】
つまり、以上の結果から明らかな如く、外径の異なるコア間のクロストークは極めて小さく、図２０に示されているように、隣接する周囲が全て異なる外径のコアによって囲まれていれば、実質上，クロストークを感知できないレベルまで抑制し得るのである。
【００３５】
而して、前記構成によるイメージファイバーを得るためには、図２１に示されているように、少なくとも３種類からなる複数本の光ファイバー素線３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ（図２１中では、単にＡ，Ｂ，Ｃとして区分）を用い、各光ファイバー素線３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを六方稠密に規則的に配列する必要があるが、従来から実行されている一般的な手段では、数千画素を有するイメージファイバーにおいて、このような六方稠密で規則的な配列を実現するのは極めて困難である。
【００３６】
又、この場合、各光ファイバー素線３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃを規則的な六方稠密状に配列するためには、同一外径で、且つ、夫々にコア径の異なる各光ファイバー素線を用いていることから、各光ファイバー素線３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃにおける夫々の各コア占有率（コア／クラッド比の２乗）が異なっており、これらの各光ファイバー素線の規則的な配列に乱れを生じた場合には、均一な明るさの被観察物体を見たとき、必然的に全体的な明るさムラを生ずる虞があるために、各光ファイバー素線の規則的な配列、つまり、六方稠密状の配列に十分な考慮が必要である。
【００３７】
ここで、図２２は、コア／クラッド比が異なり、且つ、外径が同一の５種類の光ファイバー素線を六方稠密状に不規則に束ねてなるイメージファイバーの全面に均一な光を入射させた場合の光出力状態を示す図であるが、同図から明らかなように、全体的な明るさムラを生じている。
【００３８】
そして、前記全体的な明るさムラを解消するためには、第１に図２１に示したように、規則的に光ファイバー素線を配列する、第２にコアの断面形状が異なりコア占有率の等しい光ファイバー素線を用いる、第３に同一のコア占有率で夫々外径の大きさの異なる複数本の光ファイバー素線を用いる、ということが考えられる。
【００３９】
前記第２のイメージファイバーを実現するためには、例えば、外径が同じで、コア形状が異なり、且つコア断面積が等しい複数の各光ファイバー素線を束ねると共に、これを加熱圧着して延伸させるようにすればよく、このような素線を用いるときは、六方稠密の規則的なコア配列によるイメージファイバーを構成できるため、伝送画像の解像力が均一になって、均一な明るさの被写体を観察したときに生じる明るさムラを防止することができる。
【００４０】
又、少なくとも３種類以上の各光ファイバー素線を用い、これら各光ファイバー素線を同一径の素線が相互に隣接しないように規則的に配列させることによって、クロストークの少ないイメージファイバーが得られる。
【００４１】
次に、第３のイメージファイバーについて説明する。図２６は、コア／クラッド比が同一で、且つ、外径も同一の５種類の光ファイバー素線を六方稠密状に束ねてなるイメージファイバーの全面に均一な光を入射させた場合の光出力状態を示す図であるが、この図から明らかなように、全体的に平均した明るさの出力が得られる。
しかしながら、従来の手法でこのような第３のイメージファイバーを製作すると、配列が不規則にならざるを得ないため、同一外径の各素線が相互に隣接しないように夫々の光ファイバー素線の配列手段に工夫が必要になる。
【００４２】
ここで、まず、前記光ファイバー素線を配列する第１の手法について説明する。
外径の大きさの異なる複数の光ファイバー素線を混ぜ合わせた後、ほぼ水平に配置する。このとき、混ぜ合わされた光ファイバー素線はランダムに配置されているが、外径の大きい前記光ファイバー素線が一部に集中していると、その素線間に比較的大きな隙間ができる。ここに振動を加えると、この振動により前記光ファイバー素線が動いてその位置が変化し、前記の大きな隙間ができた部分に、比較的外径の小さい光ファイバー素線が入り込むことになる。そのため、比較的外径の大きい光ファイバー素線と比較的外径の小さい光ファイバー素線がほぼ均一な密度に配列され、結果的に、同一外径の光ファイバー素線同士が隣接しないようになる。
【００４３】
このような手法により配列された光ファイバー素線の束は、同一外径の素線が一部に集中していないため、ジャケットパイプに挿入して、加熱圧縮，線引きし、イメージファイバーを作成すると、クロストークの少ない良好なイメージファイバーを得ることができる。
本手法において、用いられる光ファイバー素線は、最も近接した光ファイバー素線同士の素線径の大きさの違いは最低でも２％以上あれば十分であるが、構造上の精度の公差を考慮すると、その大きさの違いは５〜１０％の範囲内であることが望ましい。又、このようにすることで、振動による均一化が行われ易く、且つ、光ファイバー素線の外径の大きさの違いによる画像の見にくさも最小限に抑えることができる。
【００４４】
次に、前記光ファイバー素線を配列する第２の手法について説明する。
一般的に、この種のイメージファイバーは、ジャケットパイプ内に複数種類の外径の光ファイバー素線を複数本ランダムに挿入した後に、これを高温圧着すると共に、所要の太さまで線引き加工して製造するが、このジャケットパイプ内への複数種類の外径，多数本の光ファイバー素線の挿入に際して、例えば、図２３や図２４に示すような網目状枠部とか桝目状枠部等による各配列補助手段４１，４２を用いることによって、所期通りの素線配列が得られる。
【００４５】
或いは、コンピュータ制御される機械的な装置手段によって行ってもよい。即ち、図２５に示されているように、各配列補助手段４１，４２の相互に区分された各枠部内に対して、例えば、前者の配列補助手段４１の各枠部内には、Ａ，Ｂ，Ｃ，及びＤとして示されている４種類からなる個々の各光ファイバー素線４３を、又、後者の配列補助手段４２の各枠部内には、ここでも、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，及びＥとして示されている５種類からなる個々の各光ファイバー素線４３を、夫々に予め該当する如く所期通りに配列させた上で、このように配列された各光ファイバー素線４３をジャケットパイプ４４内に挿入すれば、同一外径の各素線相互が隣接するのを防止でき、例え、配列が少々崩れたとしても、実用上問題のない程度の規則性は十分に保たれる。光ファイバー素線の並べ方は、素線の種類の数により、同一種類の素線が隣接しないように任意に決定すればよい。
そして、このように各光ファイバー素線４３をジャケットパイプ４４内に挿入させた後は、ジャケットパイプ４４，並びに各光ファイバー素線４３を高温加熱して各光ファイバー素線４３のクラッド部を相互に融着させると共に、引き続き、全体を所望の太さまで線引き加工して所期通りのイメージファイバー１０を得ることができるのである。
【００４６】
上記第１及び第２の光ファイバー素線を配列する手法において、コア径の大きさの異なる光ファイバー素線を用いる場合、コア径差は０．５％以上あればクロストークを低減することが可能である。
近年、光ファイバー素線の製造技術の進歩は著しく、現在では、外径の大きさのばらつきは±１μｍ程度の光ファイバー素線を製造することができるようになった。この種のイメージファイバーに用いられる光ファイバー素線は、通常、外径が３００μｍ程度で且つコア径が２００μｍ程度の太さであるから、前記コア径差０．５％を十分達成し得るものである。しかし製造工程におけるばらつきを考慮すると前記コア径差は１％以上、好ましくは２％以上であることが望ましい。
【００４７】
又、上記の光ファイバー素線を配列する第１及び第２の手法共に、用いられる光ファイバー素線の種類は３種類以上あればよいが、同一外径の素線が隣接する確率を極力低く抑えるためには、５種類以上の光ファイバー素線を用いることが望ましい。数千〜数万本の全ての光ファイバー素線を１００％同一コア径同士を隣接させないように配列することが理想ではあるが、現実には困難である。しかしながら、５０％以上のコアが同一外径のコアと隣接していなければ、残りのコアによるクロストークによる画質の劣化は僅かであり、画像観察上問題となることはない。尚、８０％以上のコアが同一径のコアと隣接していなければ、全く問題はない。
【００４８】
又、イメージファイバにおけるコア径の大きさ，コア間の距離のばらつきが大きくなると、画像が見にくくなるため、最小コア径に対する最大コア径及び最小素線径に対する最大素線径の大きさの割合は、５０％増以下となるようにする必要がある。特に、画素数（素線数）の少ない（例えば、５０００画素以下）のイメージファイバーにおいては、その割合は３０％増以下に抑えられることが望ましい。これは、画素数の少ないイメージファイバーは、画素数の大きいイメージファイバーに比べ、元来画像が粗いため、拡大するとイメージファイバーのコア径の大きさが大きくなって目立つようになるためである。
【００４９】
一方、前記の各光ファイバー素線については、その製造コストを考慮するとき、コア／クラッド比（素線外径とコア径との比）が一定で、且つ、外径の大きさの異なるものであることが好ましい。
これは、同一の母材を使用し、その線引き速度を所期通りに変化させることにより、所要外径の光ファイバー素線を任意に製造することができるようになるためである。
【００５０】
上記の第１，第２の手法において、共に用いられるジャケットパイプの屈折率は、クラッドの屈折率より高いことが望ましい。もし、クラッドの屈折率よりもジャケットパイプの屈折率のほうが低いと、クラッド入射光によるフレアが生じる虞がある。
【００５１】
又、同一種類の光ファイバー素線が隣接しないようにするためには、３種類以上の光ファイバー素線を用いればよい。
同一外径で、コアの断面形状が異なり、コア占有率が等しい光ファイバー素線を用いる場合、光ファイバー素線の外径の大きさの違いによる配列の乱れは生じないが、前述のように、外径の大きさの異なる光ファイバー素線を用いる場合には、配列が乱れる（六方稠密にならない）ため、同一種類の光ファイバー素線が相互に隣接してしまう可能性が高くなり、クロストークが発生してしまう虞がある。このような不具合を防止する方法として、第１に最小の光ファイバー素線外径に対する最大の光ファイバー素線の外径の大きさの割合を、１０％増以下、望ましくは５％増以下にすることが挙げられる。このように、各光ファイバーの外径差を抑制することで、各光ファイバー素線の配列の乱れを最小限に抑え、クロストークの発生を防止することができる。
【００５２】
第２の方法としては、用いられる光ファイバー素線の種類を増やすことが効果的である。しかしながら、製造工程における精度や公差により、光ファイバー素線の外径差は最低でも２％以上、望ましくは５〜１０％程度必要であるが、前述のように画像が見にくくならないように、最小の光ファイバー素線の外径の大きさに対する最大の光ファイバー素線の外径の大きさの割合を５０％増以下にするためには、使用する光ファイバー素線の種類を１０種類以下とするのがよい。特に、画素数が少ない（例えば、５０００画素以下）イメージファイバにおいては、前述のように、最小の光ファイバー素線の外径の大きさに対する最大の光ファイバー素線の外径の大きさの割合が３０％増以下が望ましいため、使用する光ファイバー素線は、４〜６種類程度が望ましい。
【００５３】
更に、用いられる光ファイバー素線のコア／クラッド比は以下の条件式を満足していることが望ましい。
０．７＞コア／クラッド比＞０．４
このコア／クラッド比の値が上記式の上限を越えると、クラッドが薄くなってクロストークが発生し易くなり、又、コア／クラッド比の値が上記式の下限を下回ると、コア占有率が少なくなり、明るさが不足することになる。
【００５４】
使用される光ファイバー素線の種類が少なく、最小の光ファイバー素線の外径の大きさに対する最大の光ファイバー素線の外径の大きさの割合が１０％増を越える場合、ジャケットパイプ内の各光ファイバー素線は、その外径の違いによって配列が乱れることになるが、前述のような配列の手法によれば、その乱れ方が外径の違いによる隙間を埋める程度にしか過ぎないので、同一種類（或いは外径）の複数の素線が相互に隣接するとか、又は、前記図１６に見られるように一箇所に集中してしまうようなことが少なく、更に同一外径の複数種類の光ファイバー素線を用いた場合にも、図２２に示すような明るさムラを生ずるようなことはない。
【００５５】
又、前記ジャケットパイプの内側断面形状は、通常、円形に形成されているが、必要に応じてかかる内側断面形状が六角形のものを用いることによって、周辺部における光ファイバー素線の配列の乱れを最小限に抑えることができる。
【００５６】
次に、前記イメージファイバーによって伝達される光の伝達効率について述べる。
【００５７】
先にも述べたように、イメージファイバーを細径化した上で、高解像度を保つためには、必然的にファイバー間隔を小さく、コア径についても小さくする必要があるが、一方で、このようにコア径を小さくすると、一般的には、伝搬モードが減少して、そのＶ値が２．４０５以下でシングルモードになる。
【００５８】
図２には、開口数（ＮＡ）が０．４９５の光ファイバーに対して、Ｆナンバー１．４の対物光学系を介して光を入射させた場合に励起される各伝搬モード（波長が６００ｎｍ）のエネルギー割合のグラフが示されている。尚、同図において、横軸はコア径，縦軸はエネルギーの比率で任意スケールである。
【００５９】
この図２から明らかなように、マルチモードの場合、ＬＰ01モード（イ）だけでなく、ＬＰ11モード（ロ），及びＬＰ21モード（ハ）が伝搬するエネルギー割合も大きいことが分かる。そして、ＬＰ11モード（ロ）を伝搬するためには、コア径が１μｍ以上，ＬＰ21モード（ハ）を伝搬するためには、コア径が１．５μｍ以上の大きさが必要であり、これを下回ると、各モード（ニ），（ホ）に見られるように、伝搬モードが減少して明るさが著るしく劣化することが予測される。又、入射光束のＦナンバーを変えてもほぼ同様のことが云える。
【００６０】
そこで、所要程度の明るさを確保するためには、可視域（約４００ｎｍ〜６５０ｎｍ）でＬＰ11モード（ロ）が伝搬されることが望ましいから、次式(3)
Ｖ＞２．４０５   ‥‥  (3) 
の関係を満足する必要がある。
【００６１】
更に、伝達効率を十分に大きくさせるためには、ＬＰ21モード（ハ）も伝搬可能であることが望ましい。このとき、ＬＰ21モード（ハ）の伝搬条件は、次式(4)
Ｖ＞３．８３   ‥‥  (4)
の関係を満足する必要がある。
【００６２】
ここで、ランダムイメージファイバーにおいては、夫々にコア内を伝搬する光のＶ値の異なる複数の光ファイバー素線を束ねて構成しているために、実用上、その中心値となる太さのものが上記式(3) 又は(4) を満足していれば足りることになる。
更に、用いられる全ての種類の光ファイバーが、上記式(3) 及び(4) の関係を満足していれば極めて理想的である。
【００６３】
例えば、実際に実用化されている血管内内視鏡に用いられるイメージファイバーにおいては、その外径が０．３ｍｍ程度であって、２〜３μｍ程度のコアがコア間隔４μｍ程度で約３０００本程度（約３０００画素程度）に充填されていることが多い。
従って、このスペックにおいて、上記式(4) の関係を満足するためには、イメージファイバーのＮＡは次式(5)
2005222087.tif 000005
の通りであればよい。
【００６４】
しかしながら、一方で、前記約３０００画素程度による画像は、その画質が比較的貧弱に過ぎることから、通常，１００００画素程度のイメージファイバーが望まれる。
そして、前記外径が０．３ｍｍ程度のイメージファイバーにおいて、１００００画素を実現するのには、コア径を１μｍ程度，コア間隔を２μｍ程度にする必要があり、上記式(4) の関係を満足させるためには、非常に高いＮＡを有するイメージファイバーが必要になってくる。
【００６５】
しかし、現実的にはＮＡが０．７を越えるような高いＮＡを有する光ファイバーは、透過率が悪くなり着色してしまうという問題が生じる。そこで、多少明るさを下げたとして上記式(3) を満足するための条件を求めると、次式(6)
2005222087.tif 000006
のようになる。
【００６６】
従って、前記コア径が２〜３μｍ以下の場合にあっては、光ファイバーのＮＡを０．４以上，コア径が１μｍ以下の場合には、ＮＡを０．４９８以上必要としている。又、クラッドの厚さについては、この厚さが薄くなるのに伴ってクロストークが増大し、一方で、厚さが厚すぎると、コア占有率が低下するため明るさが足りなくなるという弊害を生ずることになる。
【００６７】
そこで、これらの両者の関係を共に両立させるためには、ここでのクラッドの厚さ（ｄ）を次式(7) の関係，つまり、
１．８μｍ＞ｄ＞０．８μｍ   ‥‥  (7) 
に規定するのが望ましい。
【００６８】
一方、前記ＮＡを上記式(5),又は(6) の関係に規定させるために、光ファイバーに適用されるガラス材としては、石英系よりも多成分系のものが好ましいのであるが、多成分系ガラス材の場合、クラッドの屈折率を約１．５以下にするのが困難であるために、コアの屈折率（ｎ1 ）を次式(8)
ｎ1 ＞１．５６ ‥‥(8)
に規定させる必要がある。
【００６９】
又、前記コアの屈折率（ｎ1 ）が１．７を越えると、長さ０．５〜５ｍ程度の光ファイバーでは、その用いられるガラス材の性質（一般に高屈折率ガラスは短波長側の透過率が低い）によって、光ファイバー内を伝搬する光が黄色く着色される場合がある。
従って、ここでも前記コアの屈折率（ｎ1 ）は、次式(9)
１．７＞ｎ1  ‥‥  (9)
の関係を満足するのが望ましいものとされ、又、一方で、前記クラッドの屈折率（ｎ2 ）が次式(10)
１．５３＞ｎ2 ＞１．４８ ‥‥  (10)
の関係を満足していれば、多成分系のガラス材によってクラッドを形成するのも可能になり、且つ、前記式(4) の条件も満足することが可能になる。
【００７０】
そして、これらの各関係は、その全てが次に述べる本発明の実施例に対しても適用される。
【００７１】
又、異なるコア径の光ファイバー素線を束ねる場合には、夫々の各光ファイバー素線のコア内を伝搬する光のＶ値が相互に相違する点に起因して、各伝搬モードのカットオフ周波数が異なる。このため、コア径の小さい光ファイバーの伝達効率が低下することになり、この結果、明るさ的に不利になり、明るさムラの原因となる場合がある。
【００７２】
このような場合には、例えば、以下に述べる実施例のように、コア径の小さい光ファイバーの本数の割合と、コア径の大きい光ファイバーの本数の割合とを夫々減らして、中間径の光ファイバーの本数の割合を増やすことにより、前記カットオフ現象に基づいた伝達効率の低下や明るさムラを容易に減少させることができる。
【００７３】
又、先にも述べたように、コンジット型イメージファイバーは、その大外径化によってフレキシブル性が著しく損なわれることが知られている。
そこで、本発明においては、外径５００μｍ程度以下のコンジット型イメージファイバーユニットを複数束ねてフレキシブル性を維持するようにした。つまり、例えコンジット型イメージファイバーであっても、その外径が５００μｍ以下であれば、十分なフレキシブル性を保持し得るのである。
更に、コンジット型イメージファイバーの場合には、その外径が余り細くなり過ぎると、折損し易く、且つ、コア部のないガラス層（ジャケット層）の占める割合が多くなるために、実際上，その外径を３０μｍ程度以上にするのが望ましい。
【００７４】
続いて、このように構成されるイメージファイバーの製造方法について述べると次の通りである。
即ち、まず、第１の製造工程では、用意された複数本の光ファイバー素線を酸溶解ガラスのパイプ内に配列させた状態とし、この状態で加熱圧着してコンジット型イメージファイバーユニットの母材を得ると共に、第２の製造工程で、このようにして得られるコンジット型イメージファイバーユニットの母材を更に複数本束ね、これを再度，加熱圧着し、且つ、所要の太さに線引き延伸してイメージファイバー束を得る。
【００７５】
次いで、第３の製造工程では、前記イメージファイバー束を所要の長さに切断し、引続き、第４の製造工程において、前記イメージファイバー束の両端部以外の中間部の酸溶解ガラスを溶出させ、このようにして所期通りの比較的大外径で且つ所要のフレキシブル性を保持した高解像度のイメージファイバーが得られるのである。
【００７６】
ここで、前記コンジット型イメージファイバーユニットの場合、外側を占める酸溶解ガラスのパイプ部分については、画像伝送に寄与しないために、その部分が画素抜けの状態になる。従って、このパイプの肉厚は、薄ければ薄い程よいのであるが、このように肉厚の薄いパイプは、一般にその生産性が悪いことから、当初に比較的肉厚のあるパイプを用い、第１の製造工程後に、約１００μｍ乃至５００μｍ程度の厚さに削ることが望ましい。
【００７７】
以下、本発明を適用したイメージファイバー及びその製造方法の具体的な各別の実施例につき、図及び表１〜８を参照して詳細に説明する。
【００７８】
図１は、本発明の第１乃至第８実施例によるイメージファイバーの概要構成を模式的に示した横断面略図である。
【００７９】
本発明にかかる各別の実施例データは、以下に表１乃至表８を用いることで、その８つの態様を夫々に示している。
第１乃至第３実施例では、各態様共に、何れも５種類のコア／クラッド比がほぼ等しく、且つ、異なる外径の各コア１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，及び１１ｅを有する各光ファイバー素線の夫々に多数本を用い、これらの各光ファイバー素線を前述した所定の配列状態で共通のジャケットパイプ１２内に挿入した後、これを高温に加熱することによって、各光ファイバー素線のクラッド部を相互に融着させると共に、引続き、全体を所定の太さまで線引き加工して、所要外径によるイメージファイバー１０を製造したものである。
【００８０】
従って、このようにして製造された所要のイメージファイバー１０では、前記各光ファイバー素線のクラッド部が相互に融着して一体化されると共に、この一体化されたクラッド１３内にあって、前記した如くに所定の規則的な配列による５種類の異なった太さの各コア１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，及び１１ｅが混在されることになる。
そして、この場合、前記各コア１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，及び１１ｅの相互が、必ずしも完全な規則的配列の下におかれるものとは限られないが、同一外径のコア相互が隣接状態におかれるような虞は少なくなる。
又、前記ジャケットパイプ１２については、線引き加工後、一体化されたクラッド１３の外周部を取り囲むジャケット層１２ａとして残され、且つ、その外周面には、更に保護用のコート層１４が被覆されている。
【００８１】
第１実施例
表１に本実施例のデータを示す。
2005222087.tif 000007
【００８２】
本実施例のデータによるイメージファイバーは、コア径，及びクラッド径が共に異なる５種類の光ファイバー素線を夫々に６００本ずつ前記第２の手法により混在させた後、加熱圧着後、線引き加工し、得られたものである。
【００８３】
従って、このようにして得られたイメージファイバーの各コア径（紡糸後）は、５種類の異なる値となったが、夫々の種類別の各コア間隔は、共に平均３．８μｍであった。
この結果、ここでは、明るさムラを解消させることが可能になった。
【００８４】
又、このイメージファイバーに対して、所定の光（ＮＡ＝０．４９５，λ＝６５０ｎｍ）を入射させた場合、そのＶ値は、５種類の異なる値になり、且つ、同一種類のコア同士が殆ど隣接していないため、クロストークを減少させることが可能になった。
【００８５】
このように本実施例のデータによるイメージファイバーでは、クロストークを抑制して画質の劣化を防止でき、合わせて明るさムラのない細径且つ高解像度による構成が得られるのである。
【００８６】
第２実施例
表２に本実施例のデータを示す。
2005222087.tif 000008
【００８７】
本実施例のデータによるイメージファイバーにおいては、コア径（紡糸後）の最も小さいファイバーがシングルモードとなる（λ＝６５０ｎｍ）ために、最も大きいコア（コア径＝１．１３μｍ）と最も小さいコア（コア径＝０．８７μｍ）とを夫々に全本数の１５％とし、且つ、２番目に大きいコア（コア径＝１．０７μｍ）と２番目に小さいコア（コア径＝０．９３μｍ）とを夫々に２５％とし、更に、残りの中間径のコア（コア径＝１μｍ）を２０％として構成させ、前記第１の手法により混在させた後、加熱圧着後、線引き加工し、得られたものである。
【００８８】
ここで、１つのファイバーの構成比率だけが高くなると、異なるファイバーを混在させた意義が薄れてしまうので、各光ファイバーの構成比率の差は、約１０％程度の範囲内でランダム化させるのが好ましい。
従って、このようにして得られる本実施例のデータによるイメージファイバーにおいても、前記第１実施例のデータによるイメージファイバーの場合と殆んど同様に、クロストークを抑制して画質の劣化を防止でき、合わせて明るさムラのない細径且つ高解像度のイメージファイバーが得られるのである。
【００８９】
第３実施例
表３に本実施例のデータを示す。
2005222087.tif 000009
【００９０】
本実施例のデータによるイメージファイバーの場合、各コア（紡糸後）は、全て、ＬＰ11モードの伝送が可能に構成されており、５種類の各光ファイバー素線の本数を同一の比率（６００本ずつ）で前記第１の手法により混在させることによって、前記第１及び第２実施例の各データによるイメージファイバーの場合と殆んど同様の効果を達成することができる。
【００９１】
第４実施例
表４に本実施例のデータを示す。
2005222087.tif 000010
【００９２】
本実施例のデータによるイメージファイバーは、７種類のコア／クラッド比がほぼ等しく、且つ、異なる外径の各コアを有する光ファイバー素線を約４３０本ずつ用いて、前記第１の手法により混在させた後、加熱圧着後、線引き加工し、得られたものである。本実施例のイメージファイバーの概要構成は特に図示しないが、その特徴は、上記各実施例に示されたイメージファイバーと同様である。又、本実施例のデータによるイメージファイバーも上記各実施例のデータによるイメージファイバーの場合と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
第５実施例
表５に本実施例のデータを示す。
2005222087.tif 000011
【００９４】
本実施例のデータによるイメージファイバーは、３種類のコア／クラッド比がほぼ等しく、且つ、異なる外径の各コア有する光ファイバー素線を夫々約１０００本ずつ前記第２の手法により、図３に示すような配列手段を用いて、規則的に配列した後、加熱圧着後、線引き加工し、得られたものである。本実施例のイメージファイバーの概要構成も特に図示しないが、その特徴は、上記各実施例に示されたイメージファイバーと同様である。
よって、本実施例のデータによるイメージファイバーも上記各実施例のデータによるイメージファイバーの場合と同様の効果を得ることができる。
【００９５】
第６実施例
表６に本実施例のデータを示す。
2005222087.tif 000012
【００９６】
本実施例のデータによるイメージファイバーは、各光ファイバー素線を約１０００本ずつ前記第２の手法により、図３に示すような配列手段を用いて、規則的に配列した後、加熱圧着後、線引き加工し、得られたものである。本実施例のデータによるイメージファイバーは、コア／クラッド比の異なる光ファイバー素線を用いて形成されているが、素線の配列が規則的になっているため、明るさムラはなく、クロストークも少ない良好なイメージファイバーが得られる。
本実施例のイメージファイバーの概要構成も特に図示しないが、その特徴は、上記各実施例に示されたイメージファイバーと同様である。
よって、本実施例のデータによるイメージファイバーも上記各実施例のデータによるイメージファイバーの場合と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
第７実施例
表７に本実施例のデータを示す。
2005222087.tif 000013
【００９８】
本実施例のデータによるイメージファイバーは、７種類のコア／クラッド比がほぼ等しく、且つ、異なる外径の各コアを有する光ファイバー素線を夫々約４３０本ずつ用いて、前記第１の手法により混在させた後、加熱圧着後、線引き加工し、得られたものである。本実施例のイメージファイバーの概要構成は特に図示しないが、その特徴は、上記各実施例に示されたイメージファイバーと同様である。
又、本実施例のデータによるイメージファイバーも上記各実施例のデータによるイメージファイバーの場合と同様の効果を得ることができる。
【００９９】
第８実施例
表８に本実施例のデータを示す。
2005222087.tif 000014
【０１００】
本実施例のデータによるイメージファイバーは、７種類のコア／クラッド比がほぼ等しく、且つ、異なる外径の各コアを有する光ファイバー素線を夫々約１４３０本ずつ用いて、前記第１の手法により混在させた後、加熱圧着後、線引き加工し、得られたものである。本実施例のイメージファイバーの概要構成は特に図示しないが、その特徴は、上記各実施例に示されたイメージファイバーと同様である。
又、本実施例のデータによるイメージファイバーも上記各実施例のデータによるイメージファイバーの場合と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
尚、上記第１乃至第８実施例において示したイメージファイバーは、何れも屈折率が１．５１７７であるクラッドと、屈折率が１．５３であるジャケットパイプが用いられており、このジャケットパイプの外側にカーボンを混入した樹脂をコーティングして構成されている。
【０１０２】
第９実施例
図４は、本実施例を適用したコンジット型イメージファイバーにおける各コアの配列態様を示す部分断面図である。
【０１０３】
本実施例では、コア径の異なった３種類の各コアを用い、同一径の各コアが相互に隣接しないように六方稠密状に規則的に配列させた外径約３００μｍ，長さ約３ｍで画素数約３０００本のコンジット型イメージファイバー１１０を対象としている。
この場合、３種類の各コア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃのコア径は、夫々２．５μｍ，２．５５μｍ，２．６μｍであって、コア間の間隔が３．８μｍ，小径コアに対する最も近い大径コアのコア径差が夫々に約２％，最小コア径に対する最大コア径のコア径差が４％であり、又、各コア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの屈折率が夫々に１．５９，各コア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃが共有するクラッド１１２の屈折率が１．５１７７である。
【０１０４】
而して、前記３種類からなる複数の各コア配列に構成された本実施例のコンジット型イメージファイバー１１０では、相互に隣接する各コア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃのコア径が異なるために、夫々の各コア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃにおける伝搬定数も異なっていてクロストークが発生し難くなり、この結果、各コア間の間隔，ひいてはイメージファイバー１１０のそれ自体の外径を小さくし得る。
【０１０５】
又、夫々の各コア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの断面積が異なるが、その差が僅かであり、且つ、これに加えて各コア１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの配列が、相互に隣接しない六方稠密状に規則的になされていることから、ここでの相互に隣接する３つの画素の面積の和を１つの単位面積とすれば、各単位面積に対するコア断面積の割合が伝送画面の全域で均一となり、これによって均一な明るさの被観察物体を観察しても明るさムラを生ずる虞がない。
【０１０６】
第１０実施例
図５は、本実施例を適用したコンジット型イメージファイバーにおける各コアの配列態様を示す部分断面図である。
【０１０７】
本実施例では、断面形状が異なり且つ断面積の等しい３種類の各コアを内包した夫々外径の等しい各光ファイバー素線、即ち、この場合は、断面円形のコア１２２ａをクラッド１２３ａ内に内包した光ファイバー素線１２１ａ，断面楕円形のコア１２２ｂをクラッド１２３ｂ内に内包した光ファイバー素線１２１ｂ，及び断面正方形のコア１２２ｃをクラッド１２３ｃ内に内包した光ファイバー素線１２１ｃを複数本用い、夫々同一断面形状の各コア１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃを有する各光ファイバー素線１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃが相互に隣接しないように六方稠密状をなして規則的に配列させ、加熱圧着後、線引き加工したコンジット型イメージファイバー１２０を対象としており、この場合、コア間の間隔が３μｍ，画像伝送部におけるコア占有面積が４０％で、長さ，及びコアとクラッドとの各屈折率は、前記第９実施例と同様である。
【０１０８】
而して、前記構成による本実施例のコンジット型イメージファイバー１２０では、相互に隣接する各コア１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃのコア形状が異なるために、前記第９実施例の場合と同様に、クロストークが発生し難く、且つ、各コア間の間隔，ひいてはイメージファイバー１２０のそれ自体の外径を小さくし得るのであり、更に、前記各コア１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃの断面積が等しいために、各画素の明るさもまた等しくなって、均一な明るさの被観察物体を観察しても明るさムラを生ずる虞もない。
【０１０９】
第１１実施例
図６は、本実施例を適用したコンジット型イメージファイバーにおける各コアの配列態様を示す部分断面図である。
【０１１０】
本実施例では、コア径が３μｍの各コア１３１ａと、コア径が２．５μｍの各コア１３１ｂとを交互に約７μｍの間隔で四方稠密状に規則的に配列させると共に、対画上に並ぶ同一コア径の各コア１３１ａと１３１ａ，１３１ｂと１３１ｂの間に、コア径が約１μｍの各コア１３１ｃを配置して共通のクラッド１３２内に内包させたコンジット型イメージファイバー１３０を対象としており、この場合、コアの屈折率が１．６２，クラッドの屈折率が１．４９で、長さは約２ｍである。
【０１１１】
而して、前記構成による本実施例のコンジット型イメージファイバー１３０では、相互に隣接する各コア１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃのコア径が異なるため、前記第９実施例の場合と同様に、夫々の各コア１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃにおける伝搬定数も異なっていてクロストークが発生し難く、各コア間の間隔，ひいてはイメージファイバー１３０のそれ自体の外径を小さくし得るのである。又、前記各コア１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃの断面積は異なりはするが、夫々が規則的な配列であることから、相互に隣接する４つの画素（コア１３１ａ，１３１ｂ各１画素と１３１ｃ２画素）の面積の和を１つの単位面積とするとき、各単位面積に対するコア断面積の割合が伝送画面の全域で均一になって、均一な明るさの被観察物体を観察しても明るさムラを生ずる虞はない。
【０１１２】
第１２実施例、及び第１３実施例
図７及図８は、本発明の第１２及び第１３実施例を適用したコンジット型イメージファイバーの製造方法を説明するためのガラスパイプ内への各光ファイバー素線の配列態様を夫々に示す各部分断面図である。
【０１１３】
第１２及び第１３実施例は、前記第９及び第１０実施例に近似した夫々のコンジット型イメージファイバー１４０，及び１５０を製造する場合である。
【０１１４】
即ち、第１２実施例の場合には、コアの屈折率が１．５９，クラッドの屈折率が１．５１７７で、且つ、コア／クラッド比が２／３とされ、夫々の外径が３００μｍ，３０６μｍ，３１２μｍにされた径の異なる３種類の各光ファイバー素線１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃを用い、これらの各光ファイバー素線１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃの夫々を順次に組み合わせることで、所期通りに、同一コア径の各光ファイバー素線が相互に隣接することなく六方稠密状をなして規則的に配列させた後、ジャケットパイプ内に各光ファイバー素線１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃの約１０００本づつの組合せを装入すると共に、そのジャケットパイプを含めて、これらを加熱圧着させながら外径が約３００μｍ程度になるまで延伸させることにより、所要のコンジット型イメージファイバー１４０を製造した。
又、第１３実施例の場合にあっても、径の異なる３種類の各光ファイバー素線１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃを用い、ジャケットパイプ内に対して、ここでもほぼ同様に配列させた後、これを加熱圧着して延伸させることにより、所要のコンジット型イメージファイバー１５０を製造した。
尚、配列の方法は、第１２実施例の場合には前述の第２の手法を、第１３実施例の場合には第１又は第２の手法を用いてもよい。
【０１１５】
而して、前記のようにして製造された第１２及び第１３実施例の各コンジット型イメージファイバー１４０，１５０では、夫々に径の異なる各光ファイバー素線１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃと、１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃとの夫々同一のコア径の光ファイバー素線を相互に隣接しないように配列させてあることから、共にクロストークの発生が少なくなり、合わせて、規則的な配列のために、非常に見易く、且つ、明るさムラがなくて高解像度のイメージファイバーが得られた。
【０１１６】
第１４実施例
図９は本実施例に用いるコンジット型イメージファイバーユニットの各コアの配列態様を示す部分断面図であり、図１０は本実施例を適用したイメージファイバーの製造方法を説明するためのガラスパイプ内への各イメージファイバーユニットの配列態様を夫々に示す各部分断面図、又、図１１は同完成されたイメージファイバーの外観形態の概要を模式的に示す説明図である。
【０１１７】
本実施例では、前記第９実施例の場合と同様に、異なるコア径を有する３種類の各光ファイバー素線１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃを用い、まず、図９に示されている如く、屈折率が１．５７で、断面形状が六角形をなす酸溶融ガラスパイプからなるジャケット層１６４内に対して、クラッド１６３を共有し、且つ、同一径の各光ファイバーが相互に隣接しないように六方稠密状に規則的に配列させた後、これを加熱圧着し、且つ線引き延伸させて外径約２００μｍのコンジット型イメージファイバーユニット１６１を得ると共に、引続き、図１０に示されている如く、前記コンジット型イメージファイバーユニット１６１を５００本程度を束ね、再度加熱圧着した後、その入射端と出射端，つまり、両端部１６１ａを除く中間部１６１ｂにおいて、酸溶解ガラスパイプからなるジャケット層１６４部分を溶出させ、イメージファイバー１６０を製造した。
【０１１８】
而して、前記のようにして製造された本実施例のイメージファイバー１６０では、実質上，得られるイメージファイバー１６０の外径が約５ｍｍという比較的大径であるのにも拘らず、前記と同様な作用，効果が得られると共に、併せて、十分なフレキシブル性を備えた上で、コア間の間隔３．８μｍで約１０万画素の高解像度を達成できる。
【０１１９】
尚、本発明は、以上の実施例の説明からも明らかなように、上記請求項１及び３に記載したイメージファイバーの構成，並びに請求項２及び４に記載したイメージファイバーの製造方法に合わせて、以下の各イメージファイバーの構成，及びイメージファイバーの製造方法にも及ぶものである。
【０１２０】
（１）少なくとも５０％以上のコアが同一種類のコアと隣接しないように配列されて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のイメージファイバー。
【０１２１】
（２）少なくとも８０％以上のコアが同一種類のコアと隣接しないように配列されて構成されていることを特徴とする上記（１）に記載のイメージファイバー。
【０１２２】
（３）前記複数種類のコアは少なくとも３種類の異なる断面形状を有し、且つ、その断面積はみな等しくなっていることを特徴とする請求項１，上記（２）又は（３）に記載のイメージファイバー。
【０１２３】
（４）前記複数種類のコアは少なくとも３種類の径の大きさの異なるコアからなることを特徴とする請求項１，上記（１）又は（２）に記載のイメージファイバー。
【０１２４】
（５）前記コアの配列はほぼ規則的であることを特徴とする請求項１，上記（１）又は（２）に記載のイメージファイバー。
【０１２５】
（６）前記径の大きさが異なるコア間のコア径差が２％以上であることを特徴とする上記（４）に記載のイメージファイバー。
【０１２６】
（７）前記少なくとも３種類の径の大きさの異なるコアの最小コア径に対する最大コア径のコア径差が５０％増以下であるようにしたことを特徴とする上記（４）に記載のイメージファイバー。
【０１２７】
（８）前記少なくとも３種類の径の大きさの異なるコアの最小コア径に対する最大コア径のコア径差が３０％増以下であり、且つ、画素数が５０００画素以下であるようにしたことを特徴とする上記（７）に記載のイメージファイバー。
【０１２８】
（９）前記少なくとも３種類の径の大きさの異なるコア間のコア径差が０．５％以上で、且つ、最小コア径に対する最大コア径のコア径差が１０％以下であるようにしたことを特徴とする上記（４）に記載のイメージファイバー。
【０１２９】
（１０）前記径の大きさの異なるコアの種類は４〜１０種類であることを特徴とする上記（４）に記載のイメージファイバー。
【０１３０】
（１１）前記径の大きさの異なるコアの種類は４〜６種類であり、且つ、前記各コアのコア径差が５〜１０％であることを特徴とする上記（１０）に記載のイメージファイバー。
【０１３１】
（１２）前記クラッド部の厚さｄを以下の条件式を満足するようにしたことを特徴とする請求項１又は上記（１）に記載のイメージファイバー。
１．８μｍ＞ｄ＞０．８μｍ
【０１３２】
（１３）前記複数種類の光ファイバー素線は全て外径の大きさが異なった光ファイバー素線であり、且つ、前記同一種類の光ファイバー素線が相互に隣接しないように配列する工程は、少なくとも、前記複数種類の外径の大きさの異なる光ファイバー素線を多数水平に配置する工程と、前記光ファイバー素線に振動を与え複数種類の光ファイバー素線をほぼ均一な密度に配列する工程とが、含まれていることを特徴とする請求項２に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１３３】
（１４）前記複数種類の光ファイバー素線は、コア／クラッド比が実質上等しいことを特徴とする請求項２又は上記（１３）に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１３４】
（１５）前記複数種類の光ファイバー素線は、コア／クラッド比が以下の条件式を満足するように構成されていることを特徴とする請求項２又は上記（１３）に記載のイメージファイバーの製造方法。
０．７＞コア／クラッド＞０．４
【０１３５】
（１６）前記複数種類の光ファイバー素線はコア占有率が等しく、且つ、コアの断面形状が異なっていることを特徴とする請求項２に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１３６】
（１７）前記複数種類の光ファイバー素線は少なくとも３種類の径の大きさの異なるコアを有していることを特徴とする請求項２又は上記（１３）に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１３７】
（１８）前記径の大きさの異なるコアは４〜１０種類であることを特徴とする上記（１７）に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１３８】
（１９）前記複数種類の光ファイバー素線は少なくとも５種類の径の大きさの異なるコアを有していることを特徴とする上記（１７）に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１３９】
（２０）前記少なくとも３種類の径の大きさの異なるコアを有する光ファイバー素線は、コア／クラッド比が実質上等しく、外径差が０．５％以上で、且つ、最小外径に対する最大外径の外径差が１０％以下になるようにしたことを特徴とする上記（１７）に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１４０】
（２１）前記少なくとも３種類の径の大きさの異なるコアを有する光ファイバー素線は、外径差が２％以上であることを特徴とする上記（１７）に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１４１】
（２２）前記各光ファイバー素線は４〜６種類で、且つ、該素線の外径差が５〜１０％であることを特徴とする上記（１７）に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１４２】
（２３）前記複数種類の光ファイバー素線において、最小外径の光ファイバーの素線の大きさに対する最大外径の光ファイバー素線の大きさの割合と、最小コア径の大きさに対する最大コア径の大きさの割合が、共に５０％増以下であるようにしたことを特徴とする上記（１７）に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１４３】
（２４）前記複数種類の光ファイバー素線において、最小外径の光ファイバーの素線の大きさに対する最大外径の光ファイバー素線の大きさの割合と、最小コア径の大きさに対する最大コア径の大きさの割合が、共に３０％増以下で、且つ、素線数が５０００以下であるようにしたことを特徴とする上記（２３）に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１４４】
（２５）前記コンジット型イメージファイバーユニットは複数種類のコアを有し、前記コアと共有されるクラッドからなるイメージファイバーユニットであることを特徴とする請求項３に記載のイメージファイバー。
【０１４５】
（２６）前記複数種類のコアを有するコンジット型イメージファイバーユニットにおいて、同一種類のコアを隣接しないように配列して構成したことを特徴とする上記（２５）に記載のイメージファイバー。
【０１４６】
（２７）前記コンジット型イメージファイバーユニットの外径の大きさが５００μｍ以下であるようにしたことを特徴とする請求項３に記載のイメージファイバー。
【０１４７】
（２８）前記コンジット型イメージファイバーユニットの外径の大きさが３０μｍ以上であるようにしたことを特徴とする上記（２７）に記載のイメージファイバー。
【０１４８】
（２９）前記コンジット型イメージファイバーユニットの酸溶解ガラス層は約１００乃至５００μｍの厚さを有していることを特徴とする請求項４に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１４９】
（３０）前記コンジット型イメージファイバーユニットには、少なくとも径の大きさの異なるコアが含まれていることを特徴とする請求項４に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１５０】
（３１）前記コンジット型イメージファイバーユニットは、少なくとも３種類の径の大きさの異なるコアとそのコアと共有されるクラッドからなり、同一径のコアが隣接しないようほぼ規則的に配列されていることを特徴とする上記（３０）に記載のイメージファイバーの製造方法。
【０１５１】
（３２）前記イメージファイバー又は光ファイバー素線のコアの屈折率（ｎ1）が以下の条件式を満足するように構成されていることを特徴とする請求項２，３，４又は上記（１）に記載のイメージファイバー及びその製造方法。
ｎ1 ＞１．５６
【０１５２】
（３３）前記コアの屈折率（ｎ1 ）が以下の条件式を満足するように構成されていることを特徴とする上記（３２）に記載のイメージファイバー及びその製造方法。
１．７＞ｎ1
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】本発明に係るイメージファイバーの一例による断面構造を模式的に示す横断面図である。
【図２】光ファイバーのコア内に励起される各伝搬モードのエネルギーの割合を示す図である。
【図３】コア／クラッド比が異なり、且つ外径の等しい３種類の各光ファイバー素線の配列手段，及び該配列の一例を示す説明図である。
【図４】本発明の第９実施例を適用したコンジット型イメージファイバーにおける各コアの配列態様を示す部分断面図である。
【図５】本発明の第１０実施例を適用したコンジット型イメージファイバーにおける各コアの配列態様を示す部分断面図である。
【図６】本発明の第１１実施例を適用したコンジット型イメージファイバーにおける各コアの配列態様を示す部分断面図である。
【図７】本発明の第１２実施例を適用したコンジット型イメージファイバーの製造方法を説明するためのガラスパイプ内への各コアの配列態様を示す部分断面図である。
【図８】本発明の第１３実施例を適用したコンジット型イメージファイバーの製造方法を説明するためのガラスパイプ内への各コアの配列態様を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第１４実施例に用いるコンジット型イメージファイバーユニットの各コアの配列態様を示す部分断面図である。
【図１０】同第１４実施例を適用したイメージファイバーの製造方法を説明するためのガラスパイプ内への各イメージファイバーユニットの配列態様を夫々示す各部分断面図である。
【図１１】同完成されたイメージファイバーの外観形態の概要を模式的に示す説明図である。
【図１２】一般的な医療用内視鏡の概要を模式的に示す配置構成図である。
【図１３】同医療用内視鏡に適用される従来のイメージファイバーの概要を模式的に示す横断面略図である。
【図１４】イメージファイバーのコア径，クラッド厚，及びコア間隔の定義を示す図である。
【図１５】従来のランダムイメージファイバーの一例による端面構成の概要を部分的に示す図である。
【図１６】図１５に示した構成における主要部の詳細を拡大して模式的に示す端面説明図である。
【図１７】図１５に示した構成における同一領域内の隣接する同一の小径にされた各コアのうちのコア１に光を入射したときの光出力状態を示す図である。
【図１８】図１５に示した構成における同一領域内の隣接する同一の小径にされた各コアのうちのコア２に光を入射したときの光出力状態を示す図である。
【図１９】図１５に示した構成における同一領域内の隣接する同一の大径にされた各コアの１つのコア（コア３）に光を入射したときの光出力状態を示す図である。
【図２０】図１５に示した構成における同一領域内に独立されている中間径にされたコア４に光を入射したときの光出力状態を示す図である。
【図２１】３種類の光ファイバー素線を六方稠密状に規則的に配列した場合の一例による構成を模式的に示す横断面略図である。
【図２２】コア／クラッド比が異なり、且つ外径が同一の５種類の光ファイバー素線を六方稠密状に束ねてなるイメージファイバーの全面に均一な光を入射させた場合の一例による光出力状態を示す図である。
【図２３】コア／クラッド比が同一で、且つ外径の異なった４種類の各光ファイバー素線の配列手段，及びこの配列の一例を示す説明図である。
【図２４】コア／クラッド比が同一で、且つ外径の異なった５種類の各光ファイバー素線の配列手段，及びこの配列の一例を示す説明図である。
【図２５】同各配列手段を用いて各光ファイバー素線をジャケットパイプ内に挿入する場合の態様を模式的に示す断面説明図である。
【図２６】コア／クラッド比が同一で、且つ外径も同一の５種類の光ファイバー素線を六方稠密状に束ねてなるイメージファイバーの全面に均一な光を入射させた場合の一例による光出力状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０           イメージファイバー
１１ａ〜１１ｅ コア
１２，１２ａ   ジャケットパイプ，ジャケット層
１３           クラッド部
１４           コート層
１１０         コンジット型イメージファイバー
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ コア
１１２         クラッド
１２０         コンジット型イメージファイバー
１２１ａ，１２１ｂ，１２１ｃ 光ファイバー素線
１２２ａ，１２２ｂ，１２２ｃ コア
１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｃ クラッド
１３０         コンジット型イメージファイバー
１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ コア
１３２         クラッド
１４０         コンジット型イメージファイバー
１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ 光ファイバー素線
１５０         コンジット型イメージファイバー
１５１ａ，１５１ｂ，１５１ｃ 光ファイバー素線
１６０         イメージファイバー
１６１         コンジット型イメージファイバーユニット
１６１ａ       一体的にされた両端部（入射端，出射端）
１６１ｂ       分離された中間部
１６２ａ，１６２ｂ，１６２ｃ 光ファイバー素線
１６３         クラッド
１６４         ジャケット層（酸溶融ガラスパイプ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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